射频识别技术在电力行业应用研究项目可行性研究报告

'射频识别(RFID)技术在电力行业应用研究项目可行性研究报告四川电力试验研究院2008-729 1.研究目的射频识别（RadioFrequencyIdentification，RFID）技术，是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术（以下通称RFID技术）。RFID标签具有体积小、容量大、寿命长、可重复使用等特点，可支持快速读写、非可视识别、移动识别、多目标识别、定位及长期跟踪管理。RFID技术与互联网、通讯等技术相结合，可实现全球范围内物品跟踪与信息共享。RFID技术应用于物流、制造、公共信息服务等行业，可大幅提高管理与运作效率，降低成本。随着相关技术的不断完善和成熟，RFID产业将成为一个新兴的高技术产业群，成为国民经济新的增长点。因此，研究RFID技术，发展RFID产业对提升社会信息化水平、促进经济可持续发展、提高人民生活质量、增强公共安全与国防安全等方面产生深远影响，具有战略性的重大意义。本报告研究在电力行业开展RFID研究与应用的可行性问题。2.研究范围研究范围包括：1）国家相关产业政策；2）国家和行业技术标准、规范问题；3）电力行业信息化背景下RFID技术应用问题；4）实用化系统技术方案。3.可行性研究3.1国际国内RFID技术发展现状和产业政策阐述以下四个方面的问题。（1）国家产业政策2006年6月9日，由科技部、国家发改委、商务部、信产部等15个部委联合发布了《中国射频识别(RFID)技术政策白皮书》，为RFID技术与产业未来的发展提供系统性指南。    白皮书要求，中国将以应用为引导，带动具有自主知识产权的技术和产品的开发，促进中国自主RFID产业链的形成，实现RFID技术的全面发展和提升；建立以企业为主体的自主创新体系，突破RFID关键技术；参与国际标准化工作，提出并建立中国的RFID技术标准体系，重点是我国的编码体系、数据管理与交换体系以及频率配置等方面；推动成立技术及产业联盟，实现在国际合作和国际竞争大环境下技术和产业的快速健康发展。为此，白皮书明确RFID产业发展将分三阶段进行：    第一阶段为培育期(2006年至2008年)：在产业化核心技术研发29 、标准制定等方面取得突破，通过典型行业示范应用，初步形成RFID产业链及良好的产业发展环境。    第二阶段为成长期(2008年至2012年)：扩展RFID应用领域，形成规模生产能力，建立公共服务体系，推动规模化市场形成，促进RFID产业持续发展。    第三阶段为成熟期：整合产业链，适应新一代技术的发展，辐射多个应用领域，提高RFID应用的效率和效益。(t228)白皮书提出了国家发展RFID产业的指导思想：1）制定符合中国实际的RFID产业规划及相关政策，将RFID产业纳入国家重点发展领域；营造良好的技术和产业发展环境，鼓励企业在RFID领域投资、生产，推动RFID产业基地的形成，支持行业应用RFID技术。通过政策、法规、经济、行政等多种手段，对RFID制造、基地建设和应用给予扶持。2）成立跨行业的RFID技术及产业发展协调机构，从国家层面推动RFID的发展。建立多部委联合的协调机制，通过联合行动等多种组织形式，推动RFID技术、产业和应用的结合和可持续发展。3）持续开展我国RFID发展战略、标准体系框架及关键标准的研究。鼓励我国大专院校、科研院所及企业进行具有自主知识产权的技术产品的开发，参与国内、国际RFID技术标准和行业应用标准的制定，尽快形成能够支撑产业发展及应用的标准体系。4）营造良好的投资环境，鼓励企业在RFID领域投资、生产，推动建设RFID产业基地，支持企业采用RFID技术和产品。通过政策、法规、经济、行政等多种形式和手段，对RFID制造、基地建设和应用给予必要的扶持和优惠。5）支持建立开放式的技术研发基础平台，建立支撑RFID技术应用的公共服务平台，建立RFID技术测试环境和认证管理机制及质量保障体系。6）构建RFID技术培训体系，通过多种教育模式，培养各类专业人员，形成完善的专业人才培训机制。7）加强对RFID技术及产业发展的宣传和舆论引导，营造良好的社会氛围。鼓励开展RFID国际技术交流活动，增强与国际企业间的合作。（2）RFID技术标准现状RFID标准体系主要由空中接口规范、物理特性、读写器协议、编码体系、测试规范、应用规范、数据管理、信息安全等标准组成。目前国际上制订RFID标准的主要组织是国际标准化组织（ISO/IEC），ISO/IECJTC1负责制订与RFID技术相关的国际标准，ISO其他有关技术委员会也制订部分与RFID应用有关的标准，还有一些相关的组织也开展了RFID标准化工作。值得注意的是，相关标准之间缺乏达成一致的基础，国际标准化组织正在积极推动RFID应用层面上的互联互通。29 中国在RFID技术与应用的标准化研究工作上已有一定基础，目前已经从多个方面开展了相关标准的研究制定工作。制定了《集成电路卡模块技术规范》、《建设事业IC卡应用技术》等应用标准，并且得到了广泛应用；在频率规划方面，已经做了大量的试验；在技术标准方面，依据ISO/IEC15693系列标准已经基本完成国家标准的起草工作，参照ISO/IEC18000系列标准制定国家标准的工作已列入国家标准制订计划。此外，中国RFID标准体系框架的研究工作也已基本完成。2007年4月底，信产部发布了《关于发布800／900MHz频段射频识别(RFID)技术应用试行规定的通知》，根据信产部《800／900MHz频段射频识别(RFID)技术应用规定(试行)》的规定，中国800／900MHzRFID技术的试用频率为840MHz～845MHz和920MHz～925MHz，发射功率为2W。　　（3）RFID技术现状RFID技术最早的应用可追溯到第二次世界大战中飞机的敌我目标识别，但是由于技术和成本原因，一直没有得到广泛应用。近年来，随着大规模集成电路、网络通信、信息安全等技术的发展，RFID技术进入商业化应用阶段。由于具有高速移动物体识别、多目标识别和非接触识别等特点，RFID技术显示出巨大的发展潜力与应用空间，被认为是21世纪的最有发展前途的信息技术之一。    RFID技术涉及信息、制造、材料等诸多高技术领域，涵盖无线通信、芯片设计与制造、天线设计与制造、标签封装、系统集成、信息安全等技术。一些国家和国际跨国公司都在加速推动RFID技术的研发和应用进程。在过去十年间，共产生数千项关于RFID技术的专利，主要集中在美国、欧洲、日本等国家和地区。    按照能量供给方式的不同，RFID标签分为有源标签、无源标签和半有源标签三种；按照工作频率的不同，RFID标签分为低频（LF）、高频（HF）、超高频（UHF）和微波频段（MW）的标签。目前国际上RFID应用以LF和HF标签产品为主；UHF标签开始规模生产，由于其具有可远距离识别和低成本的优势，有望在未来五年内成为主流；MW标签在部分国家已经得到应用。中国已掌握HF芯片的设计技术，并且成功地实现了产业化，同时UHF芯片也已经完成开发。    目前RFID标签天线制造以蚀刻/冲压天线为主，其材料一般为铝或者铜，随着新型导电油墨的开发，印刷天线的优势越来越突出。RFID标签封装以低温倒装键合工艺为主，也出现了流体自装配、振动装配等新的标签封装工艺。中国低成本、高可靠性的标签制造装备和封装工艺正在研发中。29     RFID读写器产品类型较多，部分先进产品可以实现多协议兼容。中国已经推出了系列RFID读写器产品，小功率读写模块已达到国外同类水平，大功率读写模块和读写器片上系统（SoC）尚处于研发阶段。    在应用系统集成和数据管理平台等方面，某些国际组织提出基于RFID的应用体系架构，各大软件厂商也在其产品中提供了支持RFID的服务及解决方案，相关的测试和应用推广工作正在进行中。中国在RFID应用架构、公共服务体系、中间件、系统集成以及信息融合和测试工作等方面取得了初步成果，建立国家RFID测试中心已经被列入科技发展规划。    中国已经将RFID技术应用于铁路车号识别、身份证和票证管理、动物标识、特种设备与危险品管理、公共交通以及生产过程管理等多个领域。近年来，RFID技术已经在社会众多领域开始应用，对改善人们的生活质量、提高企业经济效益、加强公共安全以及提高社会信息化水平产生了重要影响。根据预测，RFID标签技术将在未来2～5年逐渐开始大规模应用，到2008年RFID标签仅在全球供应链领域的市场需求将达到40亿美元。    在未来的几年中，RFID技术将继续保持高速发展的势头。电子标签、读写器、系统集成软件、公共服务体系、标准化等方面都将取得新的进展。随着关键技术的不断进步，RFID产品的种类将越来越丰富，应用和衍生的增值服务也将越来越广泛。    RFID芯片设计与制造技术的发展趋势是芯片功耗更低，作用距离更远，读写速度与可靠性更高，成本不断降低。芯片技术将与应用系统整体解决方案紧密结合。    RFID标签封装技术将和印刷、造纸、包装等技术结合，导电油墨印制的低成本标签天线、低成本封装技术将促进RFID标签的大规模生产，并成为未来一段时间内决定产业发展速度的关键因素之一。    RFID读写器设计与制造的发展趋势是读写器将向多功能、多接口、多制式，并向模块化、小型化、便携式、嵌入式方向发展。同时，多读写器协调与组网技术将成为未来发展方向之一。    RFID技术与条码、生物识别等自动识别技术，以及与互联网、通信、传感网络等信息技术融合，构筑一个无所不在的网络环境。海量RFID信息处理、传输和安全对RFID的系统集成和应用技术提出了新的挑战。RFID系统集成软件将向嵌入式、智能化、可重组方向发展（4）中国的RFID产业现状29 中国的RFID产业在近几年呈现了良好的发展势头，下图是近几年我国RFID市场应用规模：图1：04～09年中国RFID市场规模在RFID产业中，经过6、7年的发展，已经形成了完整的产业链，包括上游的芯片、标签生产商，中游的产品开发商和下游的系统集成商。从地区上看，呈现了上海和深圳遥相呼应且快速发展的态势，还有北京地区的企业依赖区位优势，快速发展。上海地区以前端(芯片)为龙头，而深圳企业则以中后端(封装)和应用为先导，两地互为补充。实际上，在RFID产业链中，系统方案提供商以及系统集成商是承接RFID产品/设备与应用的桥梁。从国外RFID产业的发展轨迹上看，有着如此多的著名大公司的印记。微软，IBM，易腾迈，讯宝，斑马，BEA都是RFID系统方案提供商。微软将以其RFID服务平台为各种符合标准的RFID设备提供设备适配接口，并协助开发商务解决方案。该平台将通过编码器和解码器插件实现对业界标准的支持，并确保全球范围内B2B数据交换所带来的全部利益；易腾迈正在打造麦德龙的未来商店；斑马承建了香港机场的行李信息管理系统；IBM构建了灵活的中远集装箱EDI平台等等。29 图2：微软的RFID服务平台应该说，相对于RFID芯片和标签来说，中国在RFID系统方案提供和读写机具研发方面处于领先地位。已经基本形成了完备的读写机具产业链，也催生了一批专门从事RFID产业的成功企业。比如深圳远望谷信息技术有限公司、上海华虹、维深集团、北京实华开公司等，涵盖了产业链各环节，构成产业链中的核心企业。这些企业或者在政府或行业的支持、资助下，研究高端核心技术和产品，并形成行业领导者；或者长期从事应用技术研究和产品研发，具备比较全面的产品线；或者深入到行业中，长期为行业应用服务，提供解决方案和实用化系统，成为市场的核心企业。3.2电力行业应用现状3.2.1RFID应用已开展的领域目前电力行业RFID的应用集中在以下四个方面：1）电能计量设备的物流管理计量器具物流管理系统。应用特点：1.设备身份识别和物流过程管理;2.防（标签）伪（造）防盗（电）应用。2）人员管理对工作人员的考勤等管理。应用特点：1.人员出岗考勤；2.用餐信息管理等。3）电力巡检电力设备、输电线路巡检系统。应用特点：1.优于条形码的设备标识可靠识别；2.设备巡检到位控制；3.补录缺陷数据；4.特殊环境（如：远距离）设备巡检。29 4）变电站出入权限管理对变电站等重要生产场所的人员出入进行合法、权限控制。应用特点：1.人员出入权限识别；2.与门禁系统联动控制出入口；3.实时写入、获取人员和权限信息。3.2.2技术水平情况从本质上看，上述各应用系统是将RFID在物流、身份识别和出入管理等领域应用的成熟经验和技术移植到电力行业应用中，并融合了行业管理规范的要求，因此，应用是比较成熟的，但采用的技术和产品档次不高。另一方面，从行业一体化信息管理要求来看，各系统独立应用，管理内容不够完善，信息共享程度低。从系统应用的技术属性看，“安全级别”的算法、设置属于初级应用；“通讯距离”应用中等程度；“信息读取、注入”方式单一、比较简单；“工作频段”为高频段以下；“冲撞检测机制”限于小规模应用水平；“系统成本”比较低。总体上看技术水平一般。3.2.3技术标准情况目前只能考虑遵循产品和技术本身所满足通用国际标准，在国家标准出台前，将维持现状。由于行业应用才起步，还没有专门的行业应用技术标准或规范，目前主要是以国际标准作为应用指导。行业应用需要建设相应的指导规范，这方面目前还是空白。3.2.4行业应用面临的问题和机遇从行业应用角度分析，RFID的应用需要面对以下几个问题，这是关系到这项技术的生命力问题。1）应用系统技术升级换代问题2）企业信息化发展程度决定了RFID技术的应用水平和发展前景3）行业技术标准建设应用系统升级换代问题从上述在行业内已经开展的RFID产品应用情况来看，实现了产品（系统）技术上的升级换代：对计量器具的基础管理和设备巡检管理，通过将条形码和铅封技术变更为RFID智能铅封或电子标签，解决了原有技术的应用缺陷，和传统条形码识别技术相比，RFID有以下优势：1）快速扫描　　条形码一次只能有一个条形码受到扫描，RFID辨识器可同时辨识读取数个RFID标签。　2）体积小型化、形状多样化29 　　RFID在读取上并不受尺寸大小与形状限制，不需为了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质。此外，RFID标签更可往小型化与多样形态发展，以应用于不同产品。　　3）抗污染能力和耐久性　　传统条形码的载体是纸张，因此容易受到污染，但RFID对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性。此外，由于条形码是附于塑料袋或外包装纸箱上，所以特别容易受到折损；RFID卷标是将数据存在芯片中，因此可以免受污损。　　4）可重复使用现今的条形码印刷上去之后就无法更改，RFID标签则可以重复地新增、修改、删除RFID卷标内储存的数据，方便信息的更新。　　5）穿透性和无屏障阅读　　在被覆盖的情况下，RFID能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质，并能够进行穿透性通信。而条形码扫描机必须在近距离而且没有物体阻挡的情况下，才可以辨读条形码。　　6）数据的记忆容量大　　一维条形码的容量是50Bytes，二维条形码最大的容量可储存2至3000字符，RFID最大的容量则有数MegaBytes。随着记忆载体的发展，数据容量也有不断扩大的趋势。未来物品所需携带的资料量会越来越大，对卷标所能扩充容量的需求也相应增加。　　7）安全性　　由于RFID承载的是电子式信息，其数据内容可经由密码保护，使其内容不易被伪造及变更。8）自动化程度条形码信息需要人工进行采集、处理；而RFID在许多场合是通过无线通讯网络自动实现数据交换的，提升了业务处理的自动化水平。但是，当前的升级换代只解决了底层应用问题，提升了自动化水平和一定的信息化功能。由于外部信息化管理系统应用水平较低，信息共享程度低，信息化的物流管理链没有建立起来，使得其应用局限于某个部门或某个层面的业务处理系统；工作流不完整、不成熟，也限制了RFID系统功能的提升。企业信息化发展程度决定了RFID技术的应用水平和发展前景在国网公司SG186信息化工程未实施之前，企业现有的管理信息系统呈现如下特点：1）未进行总体规划，各级各部门管理信息系统独立建设，异构系统互联性差，部门的管理是半封闭的；2）业务链不完整，相关部门管理模式差异较大，不易衔接，处于半自动化半人工处理状态；3）工作流不成熟，本质上还是将传统人工方式计算机化；29 4）数据、信息交换不流畅，或者变更不及时，难以在统一的信息管理基础上实现流畅的业务处理。目前，国网公司正在积极推进SG186工程建设，建设一体化信息管理系统，实现物流、信息流、资金流、工作流的统一管理和运用，这可以使RFID技术与管理信息系统进行充分的融合，向信息化管理提供更好的服务。RFID技术在物流、生产过程等领域获得了成功的应用后，RFID技术与企业资源计划系统ERP融合与应用成为了国外的应用研究热点之一，RFID技术全面介入企业管理的各个方面，在计算机和互联网之后，展现了另一种核心应用技术——物联网技术的魅力，成为支撑企业信息化管理新的重要手段，现代企业管理理念，如：扁平化管理、资产的全生命周期管理等为RFID技术打开了广阔的应用空间。这正是本项目研究的主要内容。有关这个问题将在第5部分充分论述。行业技术标准建设情况无行业应用技术规范。一个重要结论：RFID技术是一种面向管理并以管理为支撑的应用。1.行业应用需求分析作为一种信息化应用技术手段，RFID在行业内的应用应该置于行业一体化信息系统应用背景下进行需求分析。4.1行业应用环境分析1）行业应用特点分析RFID技术属于流程化应用，适用于针对应用对象进行生命周期的全程管理。国内应用成功的案例大多是在相关政策、标准和规范指导下，对应用对象进行行业内或者跨行业、跨区域的所谓“闭环”全程管理。电力行业输出的产品属于无形产品：电力，而有形管理对象是为输送电力使用的各种设备、装置、器具和材料，应用规模大，种类繁多，一经采购进来，基本上都在企业内部形成闭环运用和控制，是RFID技术的理想应用对象。2）信息化程度高相对而言，电力行业信息化应用程度是比较高的，经过多年的发展，虽然距离现代企业信息化管理要求还有不小距离，但还是覆盖了企业工作的方方面面，从底层的数据采集到高端管理应用，都达到了比较高的应用水平。作为自动化、信息化手段之一的RFID技术有了一个强大的应用支撑，从而能够取得良好的应用效果。29 3）完善的通讯网络这里的网络通讯是指现场通讯网络和管理通讯网络，电力行业通讯网络的覆盖率接近100%，且通讯手段涵盖了目前几乎所有的通讯方式，信息传递通道畅通无阻。4.2企业信息化应用所有底层技术的应用最终都体现在管理方式和效益上，而后者也是企业信息化的终极目标。目前电力行业的信息化应用进入到一个新阶段：现代企业信息化管理。根据《国家电网公司“十一五”信息发展规划》的要求，全国电力企业按照“SG186工程”计划建设一体化企业级信息系统的工作业已展开，建设方式是：“统一信息化主要技术政策，统一设计信息系统体系架构，统一信息化标准体系。”建设目标是：“在国家电网公司构筑由信息网络、数据交换、数据中心、应用集成、企业门户五个部分组成的一体化企业级信息集成平台；建设由财务（资金）管理、营销管理、安全生产管理、协同办公、人力资源管理、物资管理、项目管理和综合管理八大业务应用”。主要是从管理应用方面进行规划，不包括底层数据采集和实时应用部分。下图是八大应用模块的内容：图3：八大业务应用模块上述八大业务应用对管理目标、业务模型（业务流）和信息模型都进行了规范，成为统一的、标准的、成熟的管理信息系统，实现了信息流、物流、资金流、工作流的集成和实时应用。这样的管理模式和目标必须要有底层自动化、信息化技术、管理手段作为支撑。我们据此来指导底层信息化解决方案的应用，并通过应用完善自动化、信息化管理手段，填补管理漏洞，满足扁平化管理要求，使管理信息系统发挥最大的效益。根据八大业务应用的内容，结合现代企业管理理念，实际上构成了RFID技术应用的几个管理应用链，我们拟定了以下几个方面作为本项目应用研究的内容：29 ·物流信息化管理链·资产全生命周期管理链·安全监督管理链（1）电网公司物流信息化管理链模型及特点物流信息化管理目标：~降低物流管理成本~提高物流效率~合理调配企业资产资源~减少流动资金占用，提高资金使用效率（省级电力公司）二级物流模型：电子商务（采购计划）物资管理（物流仓储管理）储存与配送（配送）资产管理（用户仓储管理）质检和安装（验收）RFID电子标签应用原则：1）物流管理：~制定出采购计划后，按采购清单配投RFID标签；~仓储、配送自动化、信息化，提高物流效率，降低管理成本：出入库管理自动化；装卸确认信息化；存放定位信息化；库存更新自动化；物料跟踪信息化。2）计划与动态调配管理：~在二级单位制定采购计划过程中，通过对库存的实时盘点，对采购计划进行分析，在供应或物流中心平衡采购计划，确定合理的采购计划；~在物资的集中管理模式下，针对二级单位的采购计划，可以在企业范围内精确地确认库存使用情况，做出采购/内部动态调配的决策，减少流动资金占用；同时可以远程更改物资电子标签基础数据内容，减少流转环节，实现有效的物资调配。29 ~因为能够准确地掌握全企业物资库存、使用情况，管理系统能够向用户提供个性化服务，减少管理的盲目性，降低物资管理成本。一体化管理信息系统应用问题：上述应用功能是对管理信息系统信息化功能的补充和完善，强化了管理信息化的能力，但由于一体化设计的信息系统并不包含上述有些内容，更改设计规范影响较大，因此可以才哟个分层结构，将这部分业务逻辑功能放在RFID应用系统的中间件（软件）架构中来考虑，由中间件向管理系统提供相应的服务，整体上，信息化管理仍是完善、流畅的。RFID信息系统架构：RFID应用基于中间件的系统架构见下图：计量/营销管理系统生产管理系统物资管理系统招投标管理系统RFID中间件架构外部系统接口平台管理业务逻辑处理RFID服务RFID接口读写器读写器读写器标签标签标签标签标签图4：物流RFID中间件架构基础工作内容：1）建立物流信息编码体系和物流信息模型2）建立基于RFID技术的物流信息化应用规范（1）电网公司设备全生命周期管理链模型及特点电力资产全生命周期管理包括：资产的购置、安装、运行、维修、改造、更新、直至报废的全过程管理。这正是电网公司的一体化信息系统管理模式的重要内容之一。29 全周期管理的目标是：动态调整和维护整个企业中的每个设备的当前状况和历史变更信息，实时的反映企业资产的运行状态，为决策判断提供依据。全周期的信息管（处）理存在以下与底层信息应用相关的问题：～在全周期管理中，由于“同一数据，多处录入”的原因，可能在不同的管理子系统中，信息不一致。同一台设备，从不同的系统查询到的信息有差异。～由于“同一数据，多处录入”，的原因，造成整个企业数据平台上的大量冗余。～全过程信息流被分段，用户在宏观上，不能了解设备的全面貌信息。例如，在生产管理系统中对一个设备的缺陷进行分析，但你不清楚它在采购回来时某个技术参数可能偏低，或者安装调试时就有所损坏。RFID技术的应用可以资产管理提供完整性、及时性和科学性技术保证。RFID电子标签应用原则：1)资产信息管理资产及所属部件信息及变更管理。2）应用信息管理通过设备的RFID将其设置成信息管理系统的物理节点，设备静态、动态信息进入物理节点，在扁平化管理前提下，减少了集中管理和底层技术支持之间的处理环节，管理系统与底层支持系统信息交换流畅，有利于集中、精确和实时管理的实现，设备现场信息的变更通过对设备的电子标签操作生成（标准代码信息），现场设备的实时信息也能及时反馈到管理系统，并且减少了中间管理环节，提升自动化、信息化管理效率，减少管理漏洞。使不同的工作人员均可对设备的运用信息有整体的了解；同时能够核对管理系统信息的正确、实时性。例如：在RFID标签中保存对设备的维护、检验、调整信息等。1）设备管理信息管理对设备执行各项工作任务的管理信息的监控，例如：巡检到位监视。RFID信息系统架构：RFID应用基于中间件的系统架构见下图：29 计量/营销管理系统现场管理系统GIS地理信息系统生产管理系统RFID中间件架构外部系统接口平台管理业务逻辑处理RFID服务RFID接口读写器读写器读写器标签标签标签标签标签图5：设备管理RFID中间件架构基础工作内容：1）建立设备应用信息的信息模型规范例如：设备基础信息、运行和维护信息、重要运行参数、巡检信息等。2）建立全生命周期管理信息化之RFID技术应用规范（1）电网公司安全监督管理链模型和应用特点电力安全生产管理的总体目标是：电力生产的随机性非常强，如：负荷的波动，设备异常情况，电能质量的变化以及突发事故等，一旦某个环节的问题发生，要能够及时形成整体和全局性的判断并采取相应措施，避免问题升级。安全生产管理贯穿整个生产过程，在本报告中研究现场安全生产管理、设备的防伪防盗和人员安全管理等内容。RFID电子标签应用原则：1）两票管理：工作票贴RFID标签，对工作票的执行过程进行监控（工作票电子化管理）2）人员安全管理：~根据工作票内容，采用工作人员和工作区域电子标签化管理技术，开具工作29 人员权限电子证书、出入口电子许可证书（针对本工作票任务）；更改工作内容需对电子标签重新授权。~按工作票允许的时间进行工作时间管理，出入场合按时间要求控制权限，工作时间变更时，对工作人员重新授权（对电子出入证重新设定时间许可）。~实时对现场人员进行定位管理，不得出入未许可区域，否则报警提示。~非工作人员或工作人员在非工作时间、区域进入工作场所将被（电子化自动）拒绝。~附带功能：对工作过程人员实际参与工作情况进行跟踪和统计，可以分析本项工作的人力资源成本情况。3）设备防伪、防盗：替换传统封印方式，发生非许可事件时，保存事件现场（自动生成）和报警；设备的RFID技术应用能提供设备盗窃报警、跟踪报警、窃电报警功能。分为以下三种管理类型：a.规模化、分散的、没有实时报警要求，例如：普通用户电表管理b.集中的、有实时报警要求，例如：库房、变电站内设备管理c.规模化、分散的、有实时报警要求，例如：配电系统户外设备管理4）五防系统器具管理：根据操作票、工作票执行情况，实时跟踪器具的使用状态和位置，确保安全操作。基础工作内容：1）建立安全监督信息模型规范2）建立安全监督管理信息化应用规范4.3前沿应用研究针对未来应用开展技术研究，主要有以下内容：1）与各种实时在线监测系统结合，构成具有传感和现场网络通讯功能的应用系统。2）文字资料的信息化管理，例如将工作票、设备的技术文件贴上电子标签进行管理。3）混合应用研究，本质上，RFID应用包括了安全管理、无线通讯、数据存储与处理、事件响应与处理等技术，因此，可以与各种在线监测系统和网络通讯系统融合，生成新的应用模式。5.项目技术方案5.1项目总体目标本项目完成后将实现以下目标：（1）建成电力物流信息化管理基于RFID技术的实用化系统；（2）建成电力资产全生命周期管理基于RFID技术的实用化系统；（3）建成电力安全监督基于RFID技术的实用化系统；（4）针对RFID技术的应用，在国网公司信息编码体系框架下，增加RFID应用29 信息编码子集（试用）；(5)编制完成省电网公司RFID技术应用规范；（6）减少信息化、自动化管理盲点、难点，优化业务流程设计，降低信息化管理系统设计难度，促进物流、信息流、资金流、工作流管理目标的实现；（7）建立RFID技术应用效益分析和评价体系，准确评估这项技术为企业带来的技术、经济效益；（8）形成RFID技术开发和在电力行业应用的相关知识产权。5.2项目总体技术概述5.2.1总体技术方案本项目作为企业管理信息化系统支持子系统的建设与应用，在国网公司SG186信息工程规划指导下，依据一体化信息平台应用设计标准，采用RFID及相关配套技术构建实用化系统技术方案。从行业经营主要环节着手，设计了三个实用化系统，即：~电力物流信息化管理基于RFID技术的实用化系统；~电力资产全生命周期管理基于RFID技术的实用化系统；~电力安全监督基于RFID技术的实用化系统；RFID作为底层应用技术，需要与高端管理信息系统衔接，才能发挥作用，这个衔接的环节称为中间件技术，因此，中间件设计的成功与否决定了RFID技术的应用效果。（1）本项目中间件设计方案RFID中间件扮演RFID标签和应用程序的中介角色，是RFID运作的中枢，对于推进RFID技术的应用起着非常关键的作用。RFID中间件可以从架构上分为两种：以应用程序为中心的设计概念是通过RFID读写器厂商提供的API，以HotCode方式直接编写特定读写器读取数据的适配器，并传送至后台系统的应用程序或数据库，从而达到与后台系统或服务串接的目的。以架构为中心，随着企业应用系统的复杂度增高，应用规模的扩大，企业可以考虑采用标准规格的RFID中间件。这样一来，即使存储RFID标签情报的数据库软件改由其他软件代替，或读写RFID标签的RFID读写器种类增加等情况发生时，应用端不做修改也能应付。本项目应用对象复杂、规模大、因此必须采用架构方式的中间件模式。提供数据的搜集、过滤、整合与传递，以及解译数据、安全性、数据广播、错误恢复、定位网络资源、找出符合成本的路径、消息与要求的优先次序以及延伸的除错工具等服务。考虑到后台系统是由一体化的多个管理系统构成，需要处理多种业务，底层的应用应该具有较大的灵活性和可扩展性，以适配后台系统，因此，应该将基于架构的中间件扩展为基于解决方案的中间件，能够灵活地为新的需求提供服务。29 系统架构：电子标签数据读写设备RFID接口应用（操作）层：信息采集数据过滤编码解析信息分发服务层：RFID服务平台运行管理业务逻辑处理平台层：应用接口电子商务系统物资管理系统资产管理系统其它管理系统支撑层：该架构规定了系统整体结构和工作模式。操作层属于系统最底层，由RFID电子标签和组网的读写器设备构成，对物料加装标签后，通过读写器实时采集物料的基础、仓储、配送信息，传递给管理系统；另方面，对物流过程的调度可以通过对物料和配送机械下载调度信息，指挥现场工作，从而完成物流过程的信息化管理。服务层和平台层以中间件为载体，集成了各项应用，包括：数据的采集与处理、代码信息的解析、集成信息的分发、业务逻辑处理、运行管理等。支撑层包括物流过程各管理信息系统相应管理部分，物料到位后的生产过程应用不属于物流管理，因此，物流的信息化管理包括物料基础信息的传递与变更（长周期信息类型）和物流过程（短周期信息类型）的信息化管理。（2）电力物流信息化管理基于RFID技术的实用化系统技术方案省级电网公司电力物流信息化管理针对生产领域的模型见“4.2节”29 有关内容。其在应用系统模型上是三层结构：省公司/电业局/供电局；在信息系统模型上是两层结构：物资管理系统/资产管理系统。由于工程建设领域、生产领域供应链具有不同的特点，本项目研究内容还包括工程建设领域供应链模型及其RFID应用研究。根据上述模型设计系统的技术方案。应用规范：1）设备规范：对象：电子标签、读写器设备性/功能规范：性、功能通讯距离安全级别有/无源工作方式工作频段空气接口存储空间支持组网结构尺寸防伪/盗功能选择近较高无单点/广播高频<1k支持防伪表中所选择的功能适合本应用方案要求。2）系统性能、功能规范：～长寿命周期信息读/写:例如，物料的客户、数量、规格、批次、时间、质检信息等。～短寿命周期信息读/写：例如，配送过程位置信息，完成后信息不保存。～广播通讯（读/写）：信息的批量处理，如：某个批次全部物料的查询。～通讯防冲撞：大规模应用时保证信息传递的可靠性。～信息安全：满足行业信息安全等级要求。～防伪：可能延伸到现场应用的防伪要求。～其它高端应用需要的各种业务逻辑3）系统技术指标：通讯参数、可靠性、。。。。信息模型：1）信息分类：～管理类～物料类～空间位置类～配套设施类～事件类～报警类2）信息格式3）交换模型：29 ～空间信息交换～接口信息交换实用系统规模：1）计量器具点数：<3000点（电子标签，下同）2）大型设备：<200点3）一般设备：<2000点4）备品备件：<1000点5）材料：<2000点读写器：50台（包括固定、活动式读写器）应用规模说明：本系统应用于省公司范围内部的物流管理，物料种类多、配送规模大、工作常态化，而电子标签在某种意义上属于消耗品，在试运行期间要保证连续应用，因此，需要有应用规模的保证。（3）电力资产全生命周期管理基于RFID技术的实用化系统技术方案此项研究属于RFID技术与ERP系统融合应用的核心应用，国外是研究的热点，国内尚未见研究案例，研究的难点在于需要对管理流程进行深入分析，将RFID作为信息化管理的信息和功能节点，研究综合业务模型。资产全生命周期管理RFID应用技术方案有如下特点：1）管理环节多，周期长2）现场应用环境恶劣，差异大3）底层应用技术要求高4）业务流程复杂5）信息安全等级要求高6）与其它现场应用系统有信息交换，甚至物理连接资产全生命周期信息化管理模型有两种选择，第一种是，资产的“购置、安装、运行、维修、改造、更新、直至报废”的全过程管理。第二种是，资产的“物流”+“购置、安装、运行、维修、改造、更新、直至报废”的全过程管理。由于物流管理对RFID技术要求低于资产管理，从技术上看，两者可以合并管理，但在实际应用中，需要从技术、成本、管理系统的适应性等方面进行综合考虑。本项目采用两种方案，以便进行综合应用评价。方案1的工作方式：物流过程采用低成本电子标签，在完成物流过程管理后，回收电子标签，更换成本较高、性能更好的标签，进行资产全过程管理。方案2的工作方式：物流加资产全过程管理均采用成本较高、性能更好的电子标签和读写设备以及高性能通讯网络。29 本方案的系统架构与物流管理方案类似，不赘述。研究方法：～针对这种人机交互系统，我们引入“人机交互效率”的概念来阐述RFID应用的有效性，这里“人机交互效率”是指：信息系统本身、人机交互技术与交互方式、交互设备、人机系统的协调、人的因素等对人机交互工作的可靠性、协调性、时效性等的影响程度。相关研究成果表明，只有约10%的信息系统失效是由于技术问题，人的因素己经成为影响信息系统成功的一个十分关键的因素。～建立RFID有效性模型，评价节点效率，该模型包括：人机交互效率、信息利用率、信息时效性、可透视“清晰度”等变量；～在管理流程中建立RFID信息、功能节点，以及含RFID节点的综合业务模型；～根据SG186规划对集成信息系统设计的规则，业务流程在不同区域、不同层面允许有差异，利用RFID节点重建流程。～根据设计的底层硬件系统进行如下研究：在复杂、恶劣环境下的适应性极端应用条件下的识别技术可靠性，例如：超远距离识别的技术信息安全技术物联网技术应用规范：1）设备规范：对象：电子标签、读写器设备性/功能规范：性、功能通讯距离安全级别有/无源工作方式工作频段空气接口存储空间支持组网结构尺寸防伪/盗功能选择近/远高有/无单点/广播高/超高频<100k支持防伪/盗表中所选择的功能适合本应用方案要求。2）系统性能、功能规范：～物流管理功能类～资产生命周期管理各环节功能类安装管理类运行管理类维护、检修管理类更新、改造管理类29 报废管理类3）系统技术指标：通讯参数、可靠性、。。。。信息模型：1）信息分类：信息编制原则：包含各管理环节每次工作任务的主要信息、设备状态信息、实时事件信息等；上述信息内容标准化、规范化，可由读写器和中间件解释信息内容，并满足管理系统应用规范要求，亦即，该设备标签是所属全部信息的唯一来源，供各管理信息系统共享应用。由于确定了唯一的信息源（可能不包括与该设备相关的所有信息，参见信息分类规范），降低了各管理系统对信息进行规范的要求，或者主题数据库设计难度要求。即使数据库对信息进行共享应用规范设计，该设备标签存储的信息也可以作为验证和核对使用。～物流类～设备基础数据类～质检类～安装、检验类～运行类～维护、检修类～变更类～事件、报警类～统计分析类2）信息格式3）交换模型：～空间信息交换～接口信息交换用例设计（对业务流程的再造）：1.检修计划中备品备件管理业务流程信息系统业务管理模式：序号工作流程相关内容1编制检修计划提出备品备件需求2审核、批准计划确认备品备件需求3检修领料或采购申请有库存：领料；无库存：采购申请4供应按需求备货检查当地库存，有库存则确认5执行采购流程无库存，在计划时间内进行采购29 6执行检修工单库房领料7备品备件检验必要的检验8检修工作流程备品备件的使用9备品备件的保管未使用品保管。1.返存库房；2.临时保管（检修人员保管）引用RFID技术的业务管理模式：序号工作流程相关内容1编制检修计划提出备品备件需求实时查询库存查询省网物流公司库存：1.实时提出领料申请；2.在计划中确认是否采购2审核、批准计划批准采购3供应执行采购流程在计划时间内进行采购4执行检修工单库房领料5备品备件检验必要的检验6检修工作流程备品备件的使用7备品备件的保管根据现场使用实时信息，对未使用品要求返还库房保存效益分析：1.计划人员可以根据标准作业库中相应标准化作业内容，直接自动生成备品备件计划项；在生产管理标准库中应添加作业项目所需要的具体备品备件有关数据；2.计划人员可以直接查询大库房（物流公司），提出领料申请（实时绑定库房物料归属）或向本部门下达采购任务，并在计划中明确任务内容，实现集中管理模式下的精细化管理；3.检修部门下工单时，直接将备品物料编号（库房采用RFID技术已编号）与工单号绑定，实现对号领料，减少差错，提高效率；4.检修工作完成后，库房能够根据物料RFID中的计划周期信息和定位信息，要求检修部门返存未使用的备品物料，从而减少消耗和物料保管的盲目性，实现物料库存的精确管理，降低采购成本。5.上述过程由于实现了计划与物料的对应管理，减少了人工管理环节，从而提高了管理的自动化、信息化水平。实用系统规模：1）计量器具点数：<3000点（电子标签，下同）2）变电站大型设备：<200点3）变电站一般设备：<2000点4）变电站备品备件：<1000点29 5）读写器：50台（包括固定、活动式读写器）6）远程网络通讯设备（4）电力安全监督基于RFID技术的实用化系统技术方案本方案应用对象包括设备、人员和物品，应用信息纳入生产管理系统或现场管理系统处理。应用内容见4.2节“电网公司安全监督管理链模型和应用特点”有关内容。应用规范：1）设备规范：对象：电子标签、读写器设备性/功能规范：性、功能通讯距离安全级别有/无源工作方式工作频段空气接口存储空间支持组网结构尺寸防伪/盗功能选择近/远/超远高有/无单点/广播高/超高频<50k支持防伪/盗表中所选择的功能适合本应用方案要求。2）系统性能、功能规范：～变电站等重要场所人员出入权限和到场监视功能类～工作票类执行过程监控功能类～五防器具（如：接地线）定位和状态管理功能类～设备巡检（缺陷事件、人员到位等）管理功能类～设备防伪防盗事件、报警功能类3）系统技术指标：通讯参数、可靠性、。。。。信息模型：1）信息分类：～人员管理类～物品管理类～设备巡检类～安装、检验类2）信息格式3）交换模型：～空间信息交换～接口信息交换29 实用系统规模：1）变电站设备（含巡检和防伪防盗应用）：<200点2）变电站、电业局人员：<2000点3）物品<1000点4）读写器：50台（包括固定、活动式读写器）5）远程网络通讯设备5.3项目主要研究内容5.3.1项目研究内容及涉及的关键技术及技术指标描述本项目研究的是企业全面信息化管理的底层技术支持系统，虽如此，也希望通过智能化技术手段的实现，降低管理信息系统的设计难度，优化管理系统运行环境，从而提高执行效率并尽可能发挥全部功能。研究内容：（1）RFID技术在电力行业应用的适应性；（2）应用技术规范（3）补充信息模型、编码体系设计（4）三个实用化系统关键技术：（1）多种电子标签设计（2）网络读写器设计（3）与信息管理系统有机结合的信息模型和编码体系（4）信息安全技术（5）中间件设计和制作（6）RFID空气接口技术（7）远程防盗报警技术（8）前沿技术5.3.2项目技术路线描述通过对电网公司一体化信息集成应用平台机构体系和业务模块的分析，梳理业务流程，与底层RFID技术相结合，实现信息化管理目标。RFID在电力行业的应用尚处于起步阶段，因此首先针对RFID技术特点和潜在应用能力，建立行业应用规范，本项目筛选出物流管理、资产全生命周期管理和安全监督等三个业务模式研究系统实用技术，并研究基于解决方案的中间件技术，从而建立验证性系统，并未将来向其它领域的推广应用做技术储备。29 考虑到国网公司在建设一体化信息系统时制定的行业编码体系，在底层应用部分是不够完整的，因此在项目研究过程中，补充了底层应用的编码体系内容。5.3.3项目技术实现依据1）设计思想依据通过对国内外RFID技术和应用案例的充分研究，结合沪港两地由政府推动的RFID综合应用研究成果，形成了本项目的基本设计思路。2）关键技术实现的依据～熟悉行业应用及技术规范～对前述各项关键技术进行了前期研究，实现的方案基本成熟～合作伙伴完成了相似的应用案例6.项目技术成熟性6.1项目已具备的条件1）对各项技术的研究进行了比较充分的论证，支持技术方案的实现2）具有相关类似应用的经验和产品（含协作单位）3）行业信息化建设趋于完善，并建立了行业技术规范4）具备较完整的研发团队5）协作单位：四川华源数码科技有限公司协作单位具备的协作条件：～具有在军工、民用领域进行产品开发、项目应用的经验～产品通过军工系统标准测试～产品技术指标满足本课题要求～研发能力强，具有RFID核心技术，有关人员参与国家超级计算机研制和国防信息安全技术研究～工程项目经验丰富7.项目资金情况上述三个实用化系统建设总规模如下：15000点（电子标签）150台（读写器）29 资金构成概况：项目资金需求（万元）实用化系统设备购置46.0专用测试设备购置20.0系统设计、软件制作10.0试验3.0协作8.0其它9.0合计96.08.工作计划2008年：6～8月：1.编制实用化系统应用技术规范；2.完成补充国网信息化编码体系RFID应用编码子集；3.确定三个应用系统技术方案；4.中间件初设。9～12月：1.设计电子标签和读写器等硬件设备；2.完成中间件设计；3.专用测试设备采购；4.前沿应用技术研究。2009年：1～6月：1.硬件设备样机制作；2.系统接口设计；3.中间件制作；4.样机系统测试。7～12月：1.样机系统评估；2.中试；3.实用化系统设备生产；4.技术交底；现场调试，试运行。29 9.效益分析效益分析方法：本项目研究内容属于管理信息化系统应用范畴，辅以采集处理系统应用，针对企业核心管理目标，如：管理效率、资金使用效率、设备安全状态等，通过优化管理流程，实现精细化管理，提高信息化、自动化应用水平，减少人为不利因素影响等手段，优化企业管理环境，其经济技术效益是显著的。通过建立应用指标评价体系，采用下述方法对效益进行评估：1）三项应用效益评价指标体系2）效益评估方法~管理信息系统效益评估方法~物流效益分析方法E＝U－wp                    绝对物流效益E＝U/wp                      相对物流效益~财务资金流评价指标~电力企业生产成本分析（项目成果提供了进行精确分析的环境）3）相关应用经济效益分析案例作为参照，我们分析其它行业相似应用的经济效益。直接经济效益分析：~国内基于RFID技术的铁路车辆调度系统效益分析在应用RFID之前，全国的车厢、车头调度统计都是手工进行的，在准确性和成本上都存在问题，资源浪费严重。铁道部实施信息化后，采用了RFID技术，实现了统计实时化、自动化。提高了资源利用率，降低了管理成本，直接经济效益每年可达3亿多元。~沃尔玛物流、仓储信息化管理（RFID技术）效益分析通过使用RFID 技术，沃尔玛每年可以节省劳动力成本83.5 亿美元，同时可挽回因盗窃而损失的20 多亿美元。~电力行业供应链经济效益定性分析电力行业物流管理的现状是：仓储和货运都是半信息化半人工管理，虽然有管理系统，但是人工登记差错率高，准确性差，浪费尤其是材料浪费现象严重；年采购量大，采购计划审核程序粗糙管理，从整体来看计划不尽合理，造成资金占用严重。采用RFID技术后，结合管理系统，将能够很有效地解决上述问题。投入产出效益分析：29 RFID系统的投入、产出比根据企业性质和规模不同而有较大差异，利润率高、产值大、规模大的企业投入/产出比越高，投入回收期越短。电力行业的管理对象是设备的物流过程和生产管理过程，且规模大，尤其是具有较长的快速发展周期，对物资的需求和生产规模的扩张都很快，因此成为典型的低投入/产出比案例。29'